Co znamená napájení konstantním výkonem v případě zdroje pro LED?

-- 25.09.19

Napájení diod LED v režimu konstantního výkonu se v poslední době stalo populárním tématem. Je s ním ale spojena řada otázek. Proč musejí být diody LED napájeny konstantním proudem? Proč ne pomocí zdroje s konstantním výkonem?

Před zahájením diskuse na výše uvedené téma musíme porozumět tomu, proč musejí být diody LED napájeny konstantním proudem. Jak je ukázáno na obrázku 1, který představuje závislost I-U diody LED, když se změní napětí LED v propustném směru asi o 2,5 %, změní se proud tekoucí diodou LED asi o 16 %, přičemž samotné napětí diod LED je v propustném směru do značné míry závislé na teplotě přechodu. Kolísání teploty může způsobit změny napětí na úrovni až 20 %. Jas diod LED je úměrný proudu, který jimi protéká. V případě velkých změn hodnot proudu se bude jas také značně měnit. Proto též musejí být diody LED napájeny z proudového zdroje. Avšak lze napájet diody LED ze zdroje konstantního výkonu? Při další diskusi na toto téma přeskočíme otázku, zda konstantní výkon znamená konstantní jas diod LED. Na základě křivky I-Ua teploty diod LED vidíme, že projekt zdroje s konstantním výkonem zdá se funguje. Pokud ano, tak proč výrobci napájecích zdrojů LED nenabízejí takové modely? Navrhnout zdroj s konstantním výkonem není obtížné, pokud se v něm použije mikrokontrolér, který bude řídit výstupní výkon regulací střídy (modulace šířky impulzu, PWM).

Pro nastavení příslušné střídy zpracovává mikrokontrolér zpětnovazební signály, které jej informují o napětí a proudu na výstupu, a tak řídí výstup, aby byl dosažen konstantní výkon, jak je zobrazeno modrou barvou na obrázku 2. Avšak výroba napájecího zdroje LED s konstantním výkonem znamená nejen značné náklady, ale také způsobuje jiný problém spočívající v tom, že v případě poškození diody LED bude výstupní proud narůstat, což povede k dalšímu zhoršení situace. Jelikož je dioda LED součástkou se záporným teplotním koeficientem, je třeba v případě vyšších teplot snížit výstupní proud, aby byla zajištěna dlouhá životnost diody. Přitom metoda napájení ze zdroje konstantního výkonu je v rozporu s tímto předpokladem. Zdroj s konstantním výkonem bude zvětšovat výstupní proud úměrně poklesu napětí v propustném směru v důsledku vzrůstu teploty. Shrneme-li to, po zvážení různých faktorů je nejefektivnějším řešením napájecí zdroj LED s konstantním výkonem a širokým rozsahem výstupního napětí a proudu.

Napájecí zdroje LED s konstantním výkonem, které vyrábí firma MEAN WELL, byly zkonstruovány tak, aby zajistily zákazníkům široký rozsah napětí a proudu. Aby se zabránilo dodatečným nákladům spojeným s přílišnou složitostí zařízení, nevhodným použitím s ohledem na charakteristiku diod LED a také poškození svítidel, je v současnosti napáječ LED s konstantním výkonem s širokým rozsahem nejlepším řešením.

Celá řada XLG byla navržena na základě topologie konstantního výkonu. Široký rozsah výstupního napětí a proudu zajišťuje pružnost a účinnost pro potřeby různých instalací LED a navíc umožňuje redukovat nutnost nákupu a používání různých modelů. Porovnejme například modely

ELG-75-48 a XLG-75-H. Maximální výkon modelu ELG-75-48 je 48 V / 1,56 A (viz obrázek 3). Je-li napětí diod LED značně nižší než 48 V, nelze v případě potřeby zvýšit výstupní proud s ohledem na konstrukční omezení. V souvislosti s tím nelze dosáhnout jmenovitého výstupního výkonu z důvodu příliš malého napětí. Avšak model XLG-75-H si s tímto problémem lehce poradí. Díky topologii s konstantním výkonem dodává XLG-75-H plný výkon v rozmezí napětí od 36 V do 58 V. Zákazníci mohou přizpůsobit výstupní proud a navrhnout osvětlení LED pracující s plným výkonem (viz obrázek 4). Navíc aby bylo možno dodat zdroj pro LED s širokým rozsahem konstantního výkonu, jsou v řadě XLG použity nejlepší součástky a také jsou splněny vyšší verifikační nároky tak, aby byla dosažena vyšší úroveň spolehlivosti a delší životnost. Široký rozsah nastavení charakteristický pro řadu XLG je též usnadněním pro zákazníky při montáži vlastními silami.

Doplňující informace týkající se výrobků z řady XLG lze nalézt na stránkách TME, oficiálního distributora firmy MEAN WELL www.tme.eu.

Autor: Tony Hsieh, Technical Service Manager, MEAN WELL